原标题：ST意法半导体参考设计为结构紧凑、经济划算的可穿戴设备提供社交距离监测、接触溯源和远程功能

一、参考设计核心架构与功能

ST意法半导体（STMicroelectronics）推出的可穿戴设备参考设计（如基于BlueNRG-LP低功耗蓝牙SoC或STEVAL-BCN002V1B开发套件）整合了超宽带（UWB）技术、低功耗蓝牙（BLE）及边缘计算能力，专为社交距离监测、接触溯源和远程健康管理优化。其关键特性如下：

二、关键技术组件与优势

1. 社交距离监测技术

• UWB高精度测距：

• 通过双向测距（TWR）协议，在视距（LOS）环境下实现<10cm的测距精度；

• 非视距（NLOS）补偿算法：通过机器学习校正反射干扰，在复杂环境中误差<30cm。

• BLE RSSI辅助定位：

• 当UWB信号不可用时（如设备间距>10m），自动切换至BLE RSSI模式，提供粗略距离估计（精度约1-2m）。

案例：
在工厂场景中，员工佩戴ST可穿戴设备，当两人距离<1.5m时，设备通过振动+LED红光提示，并记录接触事件至本地日志。

2. 接触溯源技术

• 匿名ID轮换机制：

• 每15分钟生成新的临时ID，避免长期追踪用户隐私；

• 密钥交换协议：基于椭圆曲线加密（ECC），确保数据传输安全。

• 本地日志存储：

• 设备内置128KB Flash，可存储最近14天的接触记录（按ISO/IEC 29101隐私标准设计）。

对比传统方案：

3. 远程健康管理技术

• 多传感器融合：

• 6轴IMU：检测跌倒（加速度突变>3g）或久坐（持续1小时无活动）；

• PPG传感器：通过绿光反射测量心率（误差±2bpm），红光/红外光监测血氧（SpO2>95%）；

• NTC热敏电阻：体温测量精度±0.1℃（35-42℃范围）。

• 边缘计算能力：

• 内置ARM Cortex-M0+内核，实时分析传感器数据，仅在异常时触发BLE/UWB上报。

应用场景：

• 慢性病管理：心率/血氧异常时自动通知家属或医生；

• 运动员训练：通过步频、步幅数据优化训练计划。

三、参考设计硬件与软件支持

1. 硬件平台

• 推荐芯片：

• BlueNRG-LP：低功耗BLE SoC，支持UWB共存，封装尺寸3mm×3mm；

• LIS2DW12：超低功耗3轴加速度计，睡眠电流<1μA；

• STTS751：数字温度传感器，精度±0.5℃。

• 开发套件：

• STEVAL-BCN002V1B：集成UWB/BLE双模模块、PPG传感器及OLED显示屏，支持快速原型开发。

2. 软件生态

• 固件库：

• STM32CubeMX：配置UWB/BLE参数，生成初始化代码；

• X-CUBE-UWB1：提供TWR协议栈及NLOS补偿算法。

• 中间件：

• AWS IoT Core：支持设备与云端安全通信（MQTT协议）；

• Google Health Connect：兼容Android健康数据同步。

四、成本与量产可行性

1. 成本分析

• BOM成本（单设备）：

  
  

  组件	型号	单价（美元）	数量	总成本
  UWB/BLE模块	ST25RU3993-EVAL	3.2	1	3.2
  加速度计	LIS2DW12	0.8	1	0.8
  PPG传感器	VALENCELL VP50	1.5	1	1.5
  温度传感器	STTS751	0.3	1	0.3
  纽扣电池	CR2032	0.5	1	0.5
  总计				6.3

  
  

• 量产成本优化：

• 采用WLCSP封装（晶圆级芯片尺寸封装）可降低30% PCB面积；

• 批量采购（>100K）时，UWB模块单价可降至$2.5以下。

2. 量产建议

• 生产测试：

• 使用ST的ST25RU3993-EVAL评估板进行UWB射频校准；

• 通过自动化测试夹具验证PPG传感器灵敏度（需满足ISO 13485医疗标准）。

• 认证：

• FCC/IC认证（UWB频段：6.25-7.125GHz）；

• CE RED指令（电磁兼容性）。

五、竞品对比与选型建议

选型建议：

• 优先ST方案：若需低成本+高隐私保护（如企业级应用）；

• 选择Nordic：若需更丰富的BLE生态（如兼容苹果HealthKit）；

• 选择Decawave：若需工业级可靠性（如-40℃至+85℃工作温度）。

六、总结与推荐

1. 推荐场景

• 企业级应用：

• 工厂：员工社交距离监测+接触溯源；

• 医院：医护人员健康状态远程监控。

• 消费级应用：

• 智能手环：跌倒检测+心率异常报警；

• 儿童手表：安全区域预警（基于UWB地理围栏）。

2. 不推荐场景

• 超长距离监测（如>50m，需GPS辅助）；

• 医疗级精度需求（如连续血糖监测，需专用传感器）。

3. 关键优势

• 高集成度：单芯片支持UWB/BLE/传感器接口，PCB面积<20mm²；

• 隐私优先：本地化数据存储，符合GDPR/CCPA法规；

• 超低功耗：纽扣电池续航>6个月，降低维护成本。

结论：
ST意法半导体的可穿戴设备参考设计通过UWB高精度测距、本地化隐私保护及多传感器融合，为社交距离监测、接触溯源和远程健康管理提供了高性价比的解决方案。其<10cm测距精度、14天本地日志存储及6.3美元BOM成本，尤其适配对隐私敏感且预算有限的企业级与消费级场景，是同类方案中平衡性能与成本的理想选择。